На видео хорошо видно, насколько тихими могут быть новые винты при той же крейсерской скорости.
Пропеллеры предназначены для перемещения жидкости, обычно воздуха или воды, и используют вращательное движение для движения жидкости. В некотором смысле они являются развитием винта Архимеда, который, вероятно, использовался в Древнем Египте за тысячи лет до того, как он был описан Архимедом в 234 г. до н.э.
Однако в устройствах, рассчитанных на вращение, революционных изменений в конструкции не происходило уже очень давно; Винтовые самолеты до сих пор используют лопасти с изогнутым профилем, похожие по конструкции на бамбуковые вертолеты, которыми пользовались китайские дети 2400 лет назад, с удивительно небольшим преимуществом в эффективности по сравнению с деревянными винтами братьев Райт. В лодках до сих пор используются гребные винты, варианты которых можно найти в 1700-х годах.
Революционные пропеллеры
Кроме того, традиционные пропеллеры сильно шумят, что может стать проблемой для пассажирского самолета, на котором мы собираемся летать над городами. Поэтому ученые из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института разработали тороидальный воздушный винт, способный не только снизить расход топлива, но и уменьшить шум, исходящий от самолета.
После нескольких попыток ученые действительно нашли конструкцию, снижающую не только общий уровень шума при заданном уровне тяги, но и особенно шум в диапазоне 1-5 кГц. Ключом, который, по мнению исследователей, должен был сделать пропеллеры тише, стал тот факт, что теперь вихри, создаваемые пропеллером, распределяются по всей его форме, а не только на вершине.
Шум гребного винта можно до некоторой степени устранить, разместив акустически обработанные кольца по окружности траектории гребного винта, которые также могут действовать как защитные барьеры. Но они добавляют паразитную нагрузку, сокращая срок службы батареи, а также могут ловить ветер на улице, заставляя дрон работать более стабильно.
Исследователи проанализировали тороидальные пропеллеры странного вида, чтобы увидеть, не уменьшат ли они эффективность тяги. Судя по всему, нет: лучший гребной винт ученых, названный B160, был не только тише при заданном уровне тяги, чем лучший испытанный ими стандартный гребной винт, но и создавал большую тягу при заданном уровне мощности — весьма примечательно, учитывая, что стандартные гребные винты были разработаны более века назад, а тороиды находятся на очень ранней стадии своего развития. Им предстоит долгая оптимизация, которая, вероятно, приведет к еще большему приросту эффективности.
